LJUSETS REFLEKTION OCH BRYTNING
Uppgift:
Att undersöka ljusets reflektion i plana speglar och brytning i glaskroppar.
Materiel:
Rätblock av glas
Halvcylindrisk skiva av glas
Plan spegel
Korkplatta
Knappnålar.
mm-papper
Utförande:
A:
REFLEKTION
Placera spegeln på ett mm-papper på plattan. Ställ upp 2 st knappnålar som 1
och 2 i figuren nedan. Betrakta sedan spegeln i sådan riktning att de båda
nålarnas spegelbilder sammanfaller. Placera nålarna 3 och 4 i denna riktning.
Upprepa försöket en gång med en annan placering av nålarna 1 och 2 (och
naturligtvis 3 och 4).
1+
+3
2+
+4
Tag bort spegeln och nålarna. Drag ljusstrålen genom 1 och 2 till spegelytan och
mät (beräkna) infallsvinkeln = vinkeln mellan strålen och normalen till spegeln i
den punkt där strålen träffar. Gör på samma sätt för nålarna 3 och 4 och mät
(beräkna) reflektionsvinkeln.
Tabell 1:
Uppmätta sträckor och beräknade vinklar
Infallande stråle
Motstående Närliggande Vinkel
katet
katet
mm
mm
Reflekterad stråle
Motstående Närliggande Vinkel
katet
katet
mm
mm
Jämför och formulera resultat på sista sidan.
www.zenitlaromedel.se
B:
BRYTNING
Byt spegeln mot rätblocket. Lägg detta på ett nytt mm-papper på plattan med
den största sidan mot papperet och markera de längsta sidorna, AB och CD, på
papperet. Ställ två nålar 1 och 2 framför kanten AB enligt figur. Sikta genom
den motstående sidan (CD) och placera nålarna 3 och 4 i linje med 1 och 2.
+2
A
C
+1
B
+3
D
+4
Infallsvinkeln mot sidan AB, i, definieras som ovan och brytningsvinkeln, b,
som vinkeln mellan strålens riktning i glaset och normalen i den punkt där
strålen träffar AB. Undersök även infallet mot sidan CD (i ligger då i glas och b
i luft). Välj minst tre olika infallsvinklar ≥ 45° och undersök hur strålens
riktning förändras vid passagen genom glaset.
Tabell 2:
Uppmätta sträckor och beräknade vinklar
Infallande stråle
Motstående
katet
mm
Närliggande
katet
mm
Infallande stråle
Motstående
katet
mm
Närliggande
katet
mm
Brytning i AB
Bruten stråle
Infalls- Motstående Närliggande
vinkel
katet
katet
i
mm
mm
Brytnings- sin i/sin b
vinkel
b
Brytning i CD
Bruten stråle
Infalls- Motstående Närliggande
vinkel
katet
katet
i
mm
mm
Brytnings- sin b/sin i
vinkel
b
www.zenitlaromedel.se
Sammanfatta och ge ditt resultat på sista sidan
C:
TOTALREFLEKTION
Övergå till halvcylinderskivan och det bifogade papperet. Lägg skivan med den
raka kanten längs linjen 90 - 90 och glaset över linjen (då du kan läsa siffrorna
normalt) och så att linjen 0 - 0 delar skivan i två lika delar. Linjen 0 - 0 blir då
normal genom mittpunkten.
Ställ upp nålarna 1 och 2 så att dessa definierar en infallsvinkel på 25° i glas
ovanför linjen 90 - 90. Du kan då lätt avläsa vinkeln på papperet. Ställ upp
nålarna 3 och 4 utanför den raka sidan av skivan så att de ser ut att stå i linje när
du siktar genom glaset. Dessa definierar då brytningsvinkeln som du kan läsa av
direkt på papperet. Öka infallsvinkeln med 5° och fortsätt så till dess att nålarna
3 och 4 ej kan placeras i linje med 1 och 2, dvs att brytningsvinkeln blir 90°.
Detta fenomen kallas totalreflektion. Den minsta infallsvinkel (i glas) där detta
inträffar kallas då gränsvinkeln för totalreflektion g.
Tabell 3:
Infalls- och brytningsvinklar
Infalls- Brytnings- sin b/sin i
vinkel
vinkel
i
b
Gränsvinkeln för totalreflektion
g=
1
=
sin g
Resultat:
www.zenitlaromedel.se
Kommentarer till laborationen
Materiel:
Till varje laborationsgrupp behövs:
Rätblock av glas art nr 17-480401
Halvcylindrisk skiva av glas art nr 17-480421
Plan spegel t ex art nr 17-047022 med hållare art nr 17-047056
Korkplatta art nr 17-047330
Knappnålar 4 st.
mm-papper 3-4 st
Att lägga korkplattan på ett nivåbord t ex art nr 00-005250 underlättar arbetet.
Laborationsresultaten blir mycket bättre om man beräknar vinklarna med hjälp av tangens
istället för att mäta med gradskiva.
Exempel på mätresultat
A:
Reflexion mot en plan spegel
Tabell 1 Infalls- och reflexionsvinklar
Infallande stråle
Motståend Närliggand Vinkel
e katet
e katet
mm
mm
24
38
B:
48
38
Reflekterad stråle
Motståend Närliggand Vinkel
e katet
e katet
mm
mm
26,6
45,0
23
36
48
38
25,6
43,5
Brytning i ett rätblock
Brytning i AB
Infallande stråle
Motståend Närliggand
e katet
e katet
mm
mm
30
42
54
73
30
30
30
30
Bruten stråle
Infalls- Motståend Närliggand
sin i/sin
vinkel
e katet
e katet
Brytnings b
i
mm
mm
- vinkel
b
45,0
54,5
60,9
67,7
32
38
43
47
62
62
62
62
27,3
31,5
34,7
37,2
1,54
1,56
1,53
1,53
www.zenitlaromedel.se
Brytning i CD
Infallande stråle
Bruten stråle
sin
Motståend Närliggand
Infalls- Motståend Närliggand
e katet
e katet
vinkel
e katet
e katet
Brytnings b/sin i
mm
mm
i
mm
mm
- vinkel
b
32
38
43
47
C:
62
62
62
62
27,3
31,5
34,7
37,2
28
51
45
54
28
38
28
23
45,0
53,3
58,1
66,9
1,54
1,53
1,49
1,52
Totalreflexion i en halvcylinder
Infallsvinkel
i
25,0
30,0
35,0
40,0
42,0
Brytnings- sin b/sin i
vinkel
b
37,0
46,0
56,5
69,0
76,5
1,42
1,44
1,45
1,45
1,45
Gränsvinkeln för totalreflektion g
=
1/ sin g =
44 grader
1,44
www.zenitlaromedel.se
